一種基于無源無損吸收電路的x射線機功率因數(shù)校正電路的制作方法
【專利摘要】一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容C0；橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容C0和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯(lián)形成一個回路；主開關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關(guān)功率管VT的控制端與驅(qū)動電路相連接；還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容C1、電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成。該電路結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理；而且降低功率開關(guān)關(guān)斷時的開關(guān)應(yīng)力，并把吸收能量傳送至負載，提高系統(tǒng)的效率。
【專利說明】—種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數(shù)校正電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種功率因數(shù)校正電路，尤其涉及了一種應(yīng)用在X射線機上并基于無源無損吸收技術(shù)而設(shè)計的功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來說，頻率在40KHZ以上的高頻移動X射線機，一般只需3.5-5KW就能完全滿足常規(guī)拍片要求，因X射線效率高，同等拍片要求下功率較小，只需220V單相交流電即可正常使用(選用帶內(nèi)置充電式電池的儀器在停電或外出的情況下仍可以正常工作)；同時，移動式X射線機，安全防護設(shè)計較好，達到國家移動式X射線機的安全防護要求，使用時不需鉛房防護，使用方便，成本低，任何醫(yī)院包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院，在現(xiàn)有的條件下都能直接使用。
[0003]然而，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院，特別是邊遠地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院和廣大的鄉(xiāng)村衛(wèi)生室，供電質(zhì)量很不理想，我國規(guī)定的電網(wǎng)電壓幅值一般允許上下有10%的波動，但在邊遠山區(qū)和廣大農(nóng)村，市電電壓甚至可以低到120伏左右，使得傳統(tǒng)的高頻醫(yī)用X射線機根本不能正常工作。此外，歐盟和美國在2011年開始強制實行國際電工委員會(IEC)的IEC6300的有關(guān)標準，對所有的電子設(shè)備的功率因數(shù)等指標有新的要求，傳統(tǒng)的高頻移動X射線機不能滿足IEC6300的有關(guān)標準。因此，在目前市場上現(xiàn)有的X射線機中嵌入功率因數(shù)校正電路成了該行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵和趨勢。但是，目前尚未有針對上述情況而設(shè)計的功率因數(shù)校正電路，現(xiàn)有的功率因數(shù)校正電路還不能同時滿足上述的要求，而且其需要消耗較多的系統(tǒng)功率，這就進一步降低了 X射線機的有效功率；因此，市場上急需一種針對上述情況而設(shè)計的并專門應(yīng)用于X射線機的功率因數(shù)校正電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、既可以使得高頻醫(yī)用X射線機能適應(yīng)農(nóng)村電壓質(zhì)量等級低的要求(采用功率因數(shù)校正電路后，其輸入電壓范圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫(yī)用X射線機能滿足歐美市場的技術(shù)指標要求，安全可靠；而且可以降低功率開關(guān)關(guān)斷時的開關(guān)應(yīng)力，并把吸收能量傳送至負載，提高系統(tǒng)的效率的X射線機功率因數(shù)校正電路。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0006]一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯(lián)形成一個回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容C ;所述的主開關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關(guān)功率管VT的控制端與驅(qū)動電路相連接；其中，該X射線機功率因數(shù)校正電路還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容Cp電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成；所述的電容Q、電感L1、二極管VD4和二極管VD5依次串聯(lián)后的線路兩端與輸出電容Ctl并聯(lián)；所述的電容C2的一端與二極管VD5的輸入端相連接，另一端與功率二極管VD的輸入端相連接；所述的二極管VD3的輸入端與電感L的輸出端相連接,輸出端與電感L1的輸入端相連接。
[0007]作為本實用新型的進一步說明，以上所述的橋式整流電路由四個整流二極管DpD2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯(lián)負載R。
[0008]在本實用新型的技術(shù)方案中，所述的開關(guān)控制電路主要由電壓誤差放大器U1、電流誤差放大器u2、pwm比較器U3、RS觸發(fā)器U4、乘法器和振蕩器組成；其中，
[0009]所述的電壓誤差放大器U1的負極輸入端連接在校正電路的輸出線路上，采樣輸出電壓信號；電壓誤差放大器U1正極輸入端為給定電壓參考信號Vref的輸入端，電壓誤差放大器U1的輸出端與乘法器的一個輸入端相連接，向乘法器輸入放大后的電壓誤差信號；
[0010]所述的乘法器的另一個輸入端與橋式整流電路的正極輸出端相連接，向乘法器輸入電網(wǎng)電壓整流后正弦半波信號；乘法器的輸出端與電流誤差放大器U2的正極輸入端相連接，向電流誤差放大器U2輸入給定電流信號；
[0011]所述的電流誤差放大器U2的負極輸入端與設(shè)置在橋式整流電路負極輸出端線路上的線圈相連接，電流誤差放大器U2的輸出端與PWM比較器U3的負極輸入端相連接，向PWM比較器U3輸入電流誤差信號；
[0012]所述的PWM比較器U3的正極輸入端與振蕩器相連接，輸入鋸齒波，經(jīng)與電流誤差信號比較，產(chǎn)生PWM控制信號；PWM比較器U3的輸出端與RS觸發(fā)器U4的R線端相連接，RS觸發(fā)器U4的S線端與振蕩器相連接，RS觸發(fā)器U4的Q線端與主開關(guān)功率管VT的控制端相連接，控制主開關(guān)功率管VT的通斷狀態(tài)。
[0013]本實用新型的電路工作原理:
[0014]在本實用新型中，無源無損吸收技術(shù)采用無源器件組成無源網(wǎng)絡(luò)(電容C1X2，電感L1, 二極管VD3、VD4, VD5),在功率開關(guān)管關(guān)斷時，能有效的緩解功率開關(guān)管的電壓上升率；在功率開關(guān)管開通時，通過無源網(wǎng)絡(luò)將存儲在無源器件上的能量轉(zhuǎn)移到輸出負載或反饋回電網(wǎng)。在一個開關(guān)周期內(nèi)，無源網(wǎng)絡(luò)上儲存的能量都會反饋回電網(wǎng)或輸出負載，所以無損吸收電路不消耗系統(tǒng)功率，可以提聞電路的工作效率。
[0015]電路進入穩(wěn)態(tài)后，在一個開關(guān)周期內(nèi)，無源網(wǎng)絡(luò)的LC諧振網(wǎng)絡(luò)必須足夠快，必須確保功率開關(guān)管關(guān)斷時，無源網(wǎng)絡(luò)的吸收電容C1上的能量已經(jīng)完全轉(zhuǎn)移到吸收電容C2上。具體工作原理如下:假設(shè)初始時刻，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，電容C1上的電壓為輸出電壓，電感L1和電容C2上的電壓為零；當(dāng)開關(guān)管開通時，開關(guān)管VT、電容C1和C2、二極管VD4組成單向振蕩回路，電容C1上的能量轉(zhuǎn)移到電感L1和電容C2上；當(dāng)電容C1上的電壓降為零時，電容C2、二極管VD3和電感L1組成單向的振蕩的回路，電感L1上的能量轉(zhuǎn)移到電容C2上。在電感L1上的能量完全轉(zhuǎn)移到電容C2上后，振蕩結(jié)束。此時，因電容C2上電壓鉗位作用，二極管VD及VD3、VD4處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，由于電容上的電壓不能突變，所以電容C1上的電壓緩慢上升，從而緩解開關(guān)管關(guān)斷時的電壓上升率。此時，由于電容C2上電壓鉗位作用，二極管VD仍處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C2通過二極管VD5放電。當(dāng)電容C2放電完畢，二極管VD導(dǎo)通，此后，電路的工作狀態(tài)與常規(guī)的升壓電路相同。
[0016]本實用新型的有益效果:[0017]1.電路結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、安全可靠；將該有源功率因數(shù)校正電路嵌入高頻醫(yī)用X射線機，既可以使得高頻醫(yī)用X射線機能適應(yīng)農(nóng)村電壓質(zhì)量等級低的要求(采用功率因數(shù)校正電路后，其輸入電壓范圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫(yī)用X射線機能滿足歐美市場的技術(shù)指標要求；且對X射線機的改進成本低，無需另外過多的費用，可以為各級醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)節(jié)省不少的經(jīng)費，極大地降低了醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)療成本，滿足邊遠地區(qū)人民群眾的醫(yī)療要求，促進我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，也會帶來良好的社會效益和顯著的經(jīng)濟效益。
[0018]2.采用無損吸收電路方法，降低功率開關(guān)關(guān)斷時的開關(guān)應(yīng)力，并把吸收能量傳送至負載，提聞系統(tǒng)的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的電路原理圖。
[0020]在圖1中，AC表示交流電源辦為為為四個整流二極管組成整流橋(橋式整流電路)，起到整流作用 <為高頻濾波電容，其容值一般較小，一般為0.1-1uF級別；L為電感，起存儲和傳遞能量的作用;VT為主開關(guān)功率管；VD為功率二極管；電容C1X2,電感L1，二極管VD3、VD4、VD5組成無源無損吸收電路，利用VD3、VD4、VD5的單向?qū)ㄗ饔?，開關(guān)管關(guān)斷時，輸出電壓通過VD3給C1充電，C1起緩沖作用。開關(guān)管開通時，電容C1的能量通過C2、電感L1JD4和VD5傳遞到負載，電容C2和電感L1起存儲和傳遞能量的作用{^輸出電容，在主開關(guān)管關(guān)斷時，負載所需能量由其提供，起穩(wěn)壓作用，其容值一般較大，主要由輸出功率的大小決定；R為負載。 [0021]圖2是功率因數(shù)校正電路未設(shè)計無損吸收電路的開關(guān)管驅(qū)動(Ues)、漏源極(Uds)的波形圖。
[0022]在圖2中，開關(guān)管驅(qū)動(Ues)未降為零時，漏源極電壓(Uds)已經(jīng)上升，前沿陡峭且上升速率快，Ugs和Uds波形有交集，說明未加無損吸收電路前開關(guān)管開關(guān)應(yīng)力較大，且存在開關(guān)損耗。
[0023]圖3是功率因數(shù)校正電路設(shè)計無損吸收電路后的開關(guān)管驅(qū)動(Ues)、漏源極(Uds)的波形圖。
[0024]在圖3中，開關(guān)管驅(qū)動(Ues)降為零時，漏源極電壓(Uds)才開始上升，相比于圖2，Uds前沿較緩且上升速率較慢，Ues和Uds波形沒有交集，說明，加入無損吸收電路后開關(guān)管開關(guān)應(yīng)力得到緩解，開關(guān)損耗小。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0026]實施例:
[0027]一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯(lián)形成一個回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容C ;所述的主開關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關(guān)功率管VT的控制端與驅(qū)動電路相連接；其中，該X射線機功率因數(shù)校正電路還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容Cp電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成；所述的電容Q、電感L1、二極管VD4和二極管VD5依次串聯(lián)后的線路兩端與輸出電容Ctl并聯(lián)；所述的電容C2的一端與二極管VD5的輸入端相連接，另一端與功率二極管VD的輸入端相連接；所述的二極管VD3的輸入端與電感L的輸出端相連接,輸出端與電感L1的輸入端相連接。
[0028]所述的橋式整流電路由四個整流二極管D1、D2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯(lián)負載R。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數(shù)校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關(guān)功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Ctl和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯(lián)形成一個回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯(lián)有高頻濾波電容C ;所述的主開關(guān)功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關(guān)功率管VT的控制端與驅(qū)動電路相連接；其特征在于:該X射線機功率因數(shù)校正電路還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容Cp電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成；所述的電容Q、電感L1、二極管VD4和二極管VD5依次串聯(lián)后的線路兩端與輸出電容Ctl并聯(lián)；所述的電容C2的一端與二極管VD5的輸入端相連接,另一端與功率二極管VD的輸入端相連接；所述的二極管VD3的輸入端與電感L的輸出端相連接,輸出端與電感L1的輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數(shù)校正電路，其特征在于:所述的橋式整流電路由四個整流二極管Dp D2, D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯(lián)負載R。
【文檔編號】H02M1/42GK203522525SQ201320666910
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】李國進, 陳延明, 廖云峰, 趙鳳波, 謝永恒, 簡坤興 申請人:南寧一舉醫(yī)療電子有限公司